北京时间12月6日5时42分 ， 嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接 ， 并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中 。
这是我国首次实现月球轨道交会对接 ， 也是跨越38万公里的首次“太空牵手” 。 后续 ， 嫦娥五号轨道器和返回器组合体将与上升器分离 ， 择机返回地球 。
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交会对接示意动画 。 中国航天科工二院供图
嫦娥五号月球采样返回 ， 是我国航天领域迄今为止最复杂、难度最高的任务之一 。 由中国航天科工集团研制的嫦娥五号交会对接微波雷达 ， 作为探测器在月球轨道中远距离测量的唯一手段 ， 成功引导探测器实现此次月球轨道无人交会对接 。 该对接技术也是嫦娥五号任务中“四大关键技术”之一 。
和此前近地轨道交会对接相比 ， 这次难度更大
据中国航天科工集团二院25所交会对接微波雷达总工程师孙武介绍 ， 月球轨道微波雷达是一组成对产品 ， 由雷达主机和应答机组成 ， 分别安装在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上 。 当轨道器、上升器相距约100公里时 ， 微波雷达开始工作 ， 不断为导航控制分系统提供两航天器之间的相对运动参数 ， 并进行双向空空通信 ， 两部航天器根据雷达提供信号调整飞行姿态 ， 直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器 。 随后 ， 上升器中的月壤样品和容器转移 。
此前 ， 在我国的载人航天工程任务中 ， 中国航天器在近地轨道进行过多次交会对接 ， 都应用了航天科工的微波雷达 。 “五战五捷的表现足以证明 ， 我国已经成功掌握交会对接技术 。 但不同的是 ， 这次是在距离38万公里之外的月球轨道 ， 难度更大 。 ”孙武说 。
具体来看 ， 与近地轨道相比 ， 月球轨道没有卫星导航等服务资源 ， 微波通信是中远距离的唯一手段；月轨环境更复杂 ， 要克服月球引力影响 ， 自动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻 。
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交会对接微波雷达团队在产品出厂前对其进行状态检测 。 中国航天科工二院供图
孙武告诉采访人员 ， 因为嫦娥五号的轨道器和上升器交会对接 ， 是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程 ， 采用了抱爪式的弱撞击对接机构 。 这样一来 ， 需要微波雷达的测角精度更高 。 为此 ， 微波雷达团队攻克了相位干涉仪测角、大宽角度测量等关键技术 。
微波雷达项目主任设计师贺中琴说 ， 设计团队采用了创新的误差补偿算法 ， 进一步提高了微波雷达的测角精度 ， 大幅提升了精准对接的胜算 。
此外 ， 装有对接用应答机的上升器 ， 在落月时难免形成扬尘 ， 这些肉眼不可见的月尘干扰 ， 将会严重降低测角精度 。
中国航天科工集团二院25所青年设计师纪博打了一个比方：为确保安全度过月球之旅 ， 应答机上安装了特殊材料的防尘罩 ， “就像给‘千里眼’戴上了‘护目镜’ ， ‘嫦娥’的这双‘千里眼’ ， 就不会变成‘近视眼’ ， 甚至‘全盲’了 。 ”
以前像上课点名答“到” ， 现在要负责更多信息传递
“我们为这次交会对接打造的 ， 不仅是‘千里眼’ ， 还是‘顺风耳’ ， 升级后的它更小巧、更强大、更可靠 。 ”孙武说 。
据他介绍 ， 微波雷达在保证交会对接测量“本职工作”的同时 ， 还升级了航天器之间双向空空通信的“第二职业” 。 从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方式 ， 升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话” ， 实现了遥控指令和遥测参数的双向传输 。
“以前就像老师上课点名 ， 雷达发消息 ， 应答机答‘到’ 。 而现在它们不仅自己要通话 ， 还要负责上升器和轨道器之间的信息传递 。 ”贺中琴说 。
在此前“天舟”“天宫”交会对接中 ， 25所研制的微波雷达已经实现减重一半 ， 这次嫦娥五号任务 ， 微波雷达再进一步开展轻量化的改进 。
“交会对接雷达减去的重量比月壤采样重量还高 ， 哪怕一克的重量减轻 ， 对月壤采样任务的意义都是巨大的 。 ”孙武说 。
在他看来 ， 此次微波雷达在首次地外天体轨道对接过程中的“完美表现” ， 与之前载人航天工程的那五次任务一样 。 这也是航天团队对产品质量“零缺陷”的坚持 ， 对“一次成功”的诠释 。
【通信|嫦娥五号的又一个首次：跨越38万公里“太空牵手”】孙武透露 ， 微波雷达的每一步成长记录、每一帧拍照留存 ， 都实现了百分百的过程可追溯；反复的测试迭代和全覆盖的试验验证 ， 确保产品功能、性能的万无一失 。
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